L’énergie solaire représente une solution durable pour l’avenir, mais son stockage efficace pose encore de nombreuses questions. Des chercheurs coréens ont récemment mis au point un dispositif qui pourrait bien transformer notre manière de capturer et de conserver l’énergie solaire. Découvrons comment leur travail pourrait influencer l’avenir de l’énergie renouvelable.
Jeongmin Kim, chercheur senior à l’Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST) et Damin Lee, chercheur du Centre de recherche régional pour l’énergie intelligente carbone-neutre (RLRC) de l’Université nationale de Kyungpook ont collaboré pour créer un dispositif de stockage d’énergie auto-rechargeable de haute performance. L’équipe de recherche a considérablement amélioré les performances des dispositifs de supercondensateurs existants en utilisant des matériaux d’électrode à base de métaux de transition et a proposé une nouvelle technologie de stockage de l’énergie qui combine les supercondensateurs et les cellules solaires.
Leurs efforts ont abouti à la conception d’électrodes utilisant un composite de carbonate et d’hydroxyde à base de nickel. En ajoutant des ions de métaux de transition tels que Mn, Co, Cu, Fe et Zn, ils ont maximisé la conductivité et la stabilité de ces électrodes. Leur approche innovante a permis d’atteindre des densités énergétiques et de puissance sans précédent, tout en garantissant une stabilité lors des cycles de charge et de décharge.
Des améliorations significatives des performances énergétiques
La densité énergétique de leur dispositif atteint 35,5 Wh kg⁻¹, surpassant largement les capacités de stockage des études précédentes, qui oscillaient entre 5 et 20 Wh kg⁻¹. Quant à la densité de puissance, elle se situe à 2555,6 W kg⁻¹, bien au-delà des 1000 W kg⁻¹ enregistrés dans les travaux antérieurs. Ces caractéristiques permettent au dispositif de fournir de l’énergie rapidement, même pour des appareils nécessitant une puissance élevée. De plus, la performance du dispositif a montré une dégradation minimale au cours des cycles répétés de charge et de décharge, confirmant sa durabilité à long terme.
En outre, les chercheurs ont développé un système intégrant des cellules solaires en silicium avec des supercondensateurs, formant ainsi un dispositif capable de stocker et d’utiliser l’énergie solaire en temps réel. Ce système a montré une efficacité de stockage de l’énergie de 63% et une efficacité globale de 5,17%, validant ainsi son potentiel pour une commercialisation future.
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Jeongmin Kim a affirmé : « Cette étude représente un accomplissement majeur, car elle marque le développement du premier dispositif de stockage d’énergie auto-rechargeable en Corée combinant des supercondensateurs avec des cellules solaires. En utilisant des matériaux composites à base de métaux de transition, nous avons surmonté les limites des dispositifs de stockage d’énergie et proposé une solution énergétique durable. »
« Nous continuerons à mener des recherches pour améliorer encore l’efficacité de ce dispositif auto-rechargeant et renforcer ses perspectives de commercialisation. » a ajouté Damin Lee.
Cette recherche a bénéficié du soutien des projets institutionnels de DGIST, des projets pour chercheurs en début de carrière et du RLRC de l’Université nationale de Kyungpook. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans le journal Energy, reconnu pour son classement dans le top 3,2% des revues par le Journal Citation Reports, en décembre.
Article : ‘Design of high-performance binary carbonate/hydroxide Ni-based supercapacitors for photo-storage systems’ / ( 10.1016/j.energy.2024.133593 ) – DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)
